PROTOPLASMA: HISTORIA, EGENSKAPER, KOMPONENTER, FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

Den protoplasma är den levande cellmaterialet. Denna struktur identifierades först 1839 som en urskiljbar vätska från väggen. Det ansågs vara ett transparent, visköst och töjbart ämne. Det tolkades som en struktur utan uppenbar organisation och med många organeller.

Protoplasma har ansetts vara hela den del av cellen som finns i plasmamembranet. Vissa författare har emellertid inkluderat cellmembranet, kärnan och cytoplasma i protoplasma.

Djurets eukaryota cell. Källa: Av Nikol valentina romero ruiz, från Wikimedia Commons

För närvarande används inte termen protoplasma i stor utsträckning. Istället har forskare föredragit att hänvisa direkt till cellulära komponenter.

Historia

Uttrycket protoplasma tillskrivs den svenska anatomisten Jan Purkyne 1839. Det användes för att hänvisa till det bildande materialet från djurembryon.

Redan 1835 beskrev dock zoolog Felix Dujardin ämnet inne i rhizopoderna. Den ger namnet sarcoda och indikerar att den har fysikaliska och kemiska egenskaper.

Senare, 1846, introducerade den tyska botanisten Hugo von Mohl termen protoplasma för att hänvisa till ämnet som finns i växtceller.

År 1850 förenar botanikern Ferdinand Cohn villkoren, vilket indikerar att både växter och djur har protoplasma. Forskaren påpekar att i båda organismerna är ämnet som fyller cellerna lika.

1872 introducerade Beale termen bioplasm. År 1880 föreslog Hanstein ordet protoplast, en ny term för att hänvisa till hela cellen, exklusive cellväggen. Denna term användes av vissa författare för att ersätta cellen.

1965 introducerade Lardy termen cytosol, som senare användes för att namnge vätskan i cellen.

Protoplasmisk teori

Anatomisten Max Schultze föreslog i slutet av 1800-talet att den grundläggande grunden för livet är protoplasma. Schultze föreslog att protoplasma är det ämne som reglerar vävnadens vitala aktiviteter i levande saker.

Schultzes verk anses vara utgångspunkten för protoplasmatisk teori. Denna teori stöds av Thomas Huxleys förslag 1868 och av tidens andra forskare.

Den protoplasmatiska teorin uppgav att protoplasma var den fysiska grunden för livet. På ett sådant sätt att studien av detta ämne skulle göra det möjligt för oss att förstå levande varelser, inklusive arvsmekanismerna.

Med bättre förståelse för cellfunktion och struktur har den protoplasmiska teorin förlorat sin giltighet.

Generella egenskaper

Protoplasma består av olika organiska och oorganiska föreningar. Den vanligaste substansen är vatten, som utgör nästan 70% av dess totala vikt och fungerar som bärare, lösningsmedel, termoregulator, smörjmedel och konstruktionselement.

Dessutom består 26% av protoplasma av generellt organiska makromolekyler. Dessa är stora molekyler som bildas genom polymerisation av mindre underenheter.

Bland dessa hittar vi kolhydrater, makromolekyler som består av kol, väte och syre, som lagrar energi för cellen. De används i protoplasmaens olika metaboliska och strukturella funktioner.

På samma sätt finns det olika typer av lipider (neutrala fetter, kolesterol och fosfolipider), som också fungerar som en energikälla för cellen. Dessutom är de en beståndsdel av membranen som reglerar de olika protoplasmiska funktionerna.

Proteiner utgör nästan 15% av sammansättningen av protoplasma. Bland dessa har vi strukturella proteiner. Dessa proteiner bildar det protoplasmiska ramverket och bidrar till dess organisation och celltransport.

Andra proteiner som finns i protoplasma är enzymer. De fungerar som katalysatorer (ämnen som ändrar hastigheten på en kemisk reaktion) för alla metaboliska processer.

På samma sätt finns olika oorganiska joner närvarande som endast motsvarar 1% av dess sammansättning (kalium, magnesium, fosfor, svavel, natrium och klor). Dessa bidrar till att upprätthålla protoplasmaens pH.

Komponenter

Protoplasma består av plasmamembranet, cytoplasma och nukleoplasma. Men idag, tack vare framstegen inom elektronmikroskopi, är det känt att cellstrukturen är ännu mer komplicerad.

Det finns dessutom ett stort antal subcellulära fack och strukturellt mycket komplexa cellinnehåll. Förutom organellerna, som ingår här som en del av cytoplasma.

Plasmamembran

Plasmamembranet eller plasmalemmaet består av cirka 60% proteiner och 40% lipider. Dess strukturella arrangemang förklaras av den flytande mosaikmodellen. I detta presenterar membranet ett fosfolipid tvåskikt där proteiner är inbäddade.

Alla cellmembran anses ha samma struktur. Plasmalemmaet är emellertid cellens tjockaste membran.

Plasmalemmaet kan inte ses med ljusmikroskopet. Det var först i slutet av 50-talet av 1900-talet som dess struktur kunde detaljeras.

cytoplasma

Cytoplasma definieras som allt cellmaterial som finns inom plasmalemmaet, inte kärnan. Cytoplasman inkluderar alla organeller (cellstrukturer med definierad form och funktion). Likaså ämnet där de olika cellulära komponenterna är nedsänkta.

cytosolen

Cytoskeletten utgör ett proteinram som bildar det cellulära ramverket. Det består av mikrofilamenter och mikrotubuli. Mikrofilamenter är främst tillverkade av aktin, även om det finns andra proteiner.

Dessa trådar har olika kemiska sammansättningar i olika typer av celler. Mikrotubulor är rörformade strukturer som i princip är tillverkade av tubulin.

organeller

Kärnan är den cellulära organellen som innehåller cellens genetiska information. I det inträffar processerna för celldelning.

Tre komponenter i kärnan känns igen: kärnhölje, nukleoplasma och nukleolus. Kärnhöljet separerar kärnan från cytoplasma och består av två membranenheter.

Nukleoplasman är den inre substansen som är inre begränsad av kärnhöljet. Det utgör en vattenhaltig fas som innehåller ett stort antal proteiner. De är huvudsakligen enzymer som reglerar metabolismen av nukleinsyror.

Kromatin (DNA i dess dispergerade fas) finns i nukleoplasma. Dessutom presenteras kärnan, som är en struktur som bildas av proteiner och RNA.

Funktioner

Alla processer som sker i cellen är associerade med protoplasma genom dess olika komponenter.

Plasmamembranet är en selektiv strukturbarriär som kontrollerar förhållandet mellan en cell och miljön som omger den. Lipider förhindrar passage av hydrofila ämnen. Proteiner kontrollerar ämnen som kan passera membranet och reglerar deras inträde och utträde i cellen.

Olika kemiska reaktioner förekommer i cytosolen, såsom glykolys. Detta är direkt involverat i förändringar i cellviskositet, amoeboidrörelse och cyklos. På samma sätt är det av stor betydelse vid bildandet av den mitotiska spindeln under celldelning.

I cytoskeletten är mikrofilament associerade med cellrörelse och sammandragning. Medan mikrotubulor är involverade i celltransport och hjälper till att forma cellen. De deltar också i bildandet av centrioler, cilia och flagella.

Intracellulär transport, liksom transformation, montering och utsöndring av ämnen, är det endoplasmatiska retikulumets och diktosomernas ansvar.

Processerna för transformation och energiansamling sker i fotosyntetiska organismer som har kloroplaster. Att få ATP genom cellulär andning inträffar i mitokondrierna.

Fysiologiska egenskaper

Tre fysiologiska egenskaper associerade med protoplasma har beskrivits. Dessa är metabolism, reproduktion och irritabilitet.

I protoplasma sker alla metaboliska processer i cellen. Vissa processer är anabola och är relaterade till syntesen av protoplasma. Andra är kataboliska och är involverade i dess upplösning. Metabolism inkluderar processer som matsmältning, andning, absorption och utsöndring.

Alla processer förknippade med reproduktion genom celldelning, såväl som kodning för syntes av proteiner som krävs i alla cellreaktioner, förekommer i cellens kärna, som finns i protoplasma.

Irritabilitet är protoplasmas svar på en yttre stimulans. Detta kan utlösa ett fysiologiskt svar som gör att cellen kan anpassa sig till miljön som omger den.

referenser

1. Liu D (2017) Cellen och protoplasma som behållare, objekt och substans: 1835-1861. Journal of the History of Biology 50: 889-925.
2. Paniagua R, M Nistal, P Sesma, M Álvarez-Uría, B Fraile, R Anadón, FJ Sáez och M Miguel (1997) Växt- och djurcytologi och histologi. Biologi hos djur- och växtceller och vävnader. Andra upplagan. McGraw Hill-Interamericana från Spanien. Madrid, Spanien. 960 sid.
3. Welch GR och J Clegg (2010) Från protoplasmatisk teori till cellulär systembiologi: en 150-årig reflektion. Am. J. Physiol. Cell Physiol. 298: 1280-1290.
4. Welch GR och J Clegg (2012) Cell kontra protoplasma: revisionisthistoria. Cell Biol Int. 36: 643-647.